DE69125070T2 - System for the online determination of the degree of alloy in annealed steel sheets - Google Patents
System for the online determination of the degree of alloy in annealed steel sheetsInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zur nichtzerstörenden und kontinuierlichen On-line-Bestimmung des Legierungsgrades in geglühten galvanisierten Stahlblechen unter Verwendung von Röntgenbeugung, wobei die geglühten galvanisierten Stahlbleche durch Anwendung von Wärmebehandlungen gerade nach dem Verzinken erzeugt werden.The present invention relates to a system for non-destructive and continuous on-line determination of the alloying degree in annealed galvanized steel sheets using X-ray diffraction, wherein the annealed galvanized steel sheets are produced by applying heat treatments just after galvanizing.
Bis jetzt wurden geglühte galvanisierte Stahlbleche, bei denen die Anstrichfähigkeit, die Hafteigenschaften für Anstrichmittel und die Schweißbarkeit zusätzlich zur Korrosionsbeständigkeit von galvanisiertem Stahl verliehen werden, mit weiten Anwendungsbereichen erzeugt. Diese geglühten galvanisierten Stahlbleche wurden erzeugt, indem Stahlbleche einer kontinuierlichen Behandlung der Heiß- Tauch-Galvanisierung, Elektrogalvanisierung oder Zinkdampfabscheidung und dann einer nachträglichen Wärmebehandlung unterworfen wurden, wodurch die Verzinkung und der Grundstahl miteinander legiert werden.Up to now, annealed galvanized steel sheets, in which paintability, paint adhesion properties and weldability are imparted in addition to the corrosion resistance of galvanized steel, have been produced with wide application ranges. These annealed galvanized steel sheets have been produced by subjecting steel sheets to a continuous treatment of hot-dip galvanization, electrogalvanization or zinc vapor deposition and then to a post-heat treatment, whereby the galvanization and the base steel are alloyed together.
Wenn die Stahlbleche nach dem Verzinken in üblicher Weise, wie oben beschrieben, wärmebehandelt werden, verschwindet die η-Zn-Phase in der Beschichtung mit Fortschreiten der Legierung durch Diffusion von Fe und Zn, und die - (FeZn&sub1;&sub3;), δ&sub1;-(FeZn&sub7;) und Γ(Fe&sub5;Zn&sub2;&sub1;)-Phasen wachsen nacheinander.When the steel sheets are heat treated after galvanizing in the usual manner as described above, the η-Zn phase in the coating disappears as the alloy progresses by diffusion of Fe and Zn, and the - (FeZn₁₃), δ₁-(FeZn₇) and Γ(Fe₅Zn₂₁) phases grow successively.
Bisher wurde gesagt, daß die Qualität der geglühten galvanisierten Stahlbleche eine enge Beziehung mit dem Grad der Legierungsbildung hat. Wenn der Grad der Legierungsbildung so gering ist, daß eine verhältnismäßig weiche dicke Schicht der -Phase auf der Oberfläche der Überzugsschicht verbleibt, wird sie so in der Oberflächenreibung mit einer Form (Düse) während des Pressformens erhöht, daß die Zufuhr in die Form schlechter wird und es bevorzugt ist, den Mengenanteil der -Phase zu vermindern. Im Hinblick auf die Anstrichfähigkeit und die kosmetische Korrosionsbeständigkeit. von geglühten galvanisierten Schichten darauf sollte jedoch der Mengenanteil der -Phase beibehalten bleiben. Wenn der Grad der Legierungsbildung so hoch ist, daß eine harte, jedoch spröde dicke Schicht der Γ-Phase zwischen der Überzugsschicht und dem Grundstahl erwächst, erfolgt andererseits "Abkreiden", ein Phänomen, daß sich die Γ-Phase der Überzugsschicht in pulveriger Form abschält. Wenn dies Abkreidungsphänomen in gewissem beträchtlichem Ausmaß eintritt, wird nicht nur die Pressformung nachteilig beeinflußt, sondern die Korrosionsbeständigkeit der geglühten galvanisierten Stahlbleche wird schlecht, weil die Überzugsschicht im wesentlichen, wenn nicht vollständig, verschwindet.So far it has been said that the quality of annealed galvanized steel sheets has a close relationship with the degree of alloy formation. If the degree of alloy formation is so low that a relatively soft thick layer of the -phase remains on the surface of the coating layer, it is so increased in surface friction with a mold (die) during press forming that the supply into the mold becomes poorer and it is preferable to reduce the proportion of the -phase. However, in view of the paintability and cosmetic corrosion resistance of annealed galvanized layers thereon, the proportion of the -phase should be maintained. On the other hand, when the degree of alloying is so high that a hard but brittle thick layer of the Γ-phase grows between the coating layer and the base steel, "chalking" occurs, a phenomenon that the Γ-phase of the coating layer peels off in powdery form. When this chalking phenomenon occurs to some considerable extent, not only is the press forming adversely affected, but the corrosion resistance of the annealed galvanized steel sheets becomes poor because the coating layer substantially, if not completely, disappears.
Um geglühte galvanisierte Stahlbleche in verbesserter Qualität zu erzeugen, ist es somit nötig, den Grad der Legierungsbildung zu steuern, wodurch das Wachstum der Γ-Phase kontrolliert wird, um einen geeigneten Mengenanteil der - Phase auf der Oberfläche der Überzugsschicht verbleiben zu lassen.Therefore, in order to produce annealed galvanized steel sheets of improved quality, it is necessary to control the degree of alloying, thereby controlling the growth of the Γ phase to leave an appropriate amount of the - phase on the surface of the coating layer.
Zur Bestimmung des Grads der Legierungsbildung von geglühten galvanisierten Stahlblechen werden bis jetzt auf diesem Gebiet verschiedene Methoden benutzt, wie nachstehend erwähnt.To determine the degree of alloying of annealed galvanized steel sheets, various methods have been used so far in this field, as mentioned below.
Die Patent Abstracts of Japan, Bd. 008, Nr. 208 (P-302), September 21, 1984, zeigen ein Verfahren zur Messung des Grads der Legierungsbildung auf einer Herstellungslinie ohne Rücksicht auf die Fluktuation der Meßbedingungen, indem man parallele Röntgenstrahlen auf ein geglühtes galvanisiertes Stahlblech richtet und das Intensitätsverhältnis der gebeugten Röntgenstrahlen von zwei spezifizierten Kristallflächen nachweist. Die Meßvorrichtung umfaßt die Röntgenrohre 12, Detektoren 20, 24, 28 für die - und δ&sub1;- Phasen und den Hintergrund und eine Betriebsvorrichtung 30 zur Berechnung des Grads der Legierungsbildung.The Patent Abstracts of Japan, Vol. 008, No. 208 (P-302), September 21, 1984, show a method for measuring the degree of alloy formation on a production line without regard to the fluctuation of the measuring conditions, by directing parallel X-rays at an annealed galvanized steel sheet and detecting the intensity ratio of the diffracted X-rays from two specified crystal faces. The measuring device comprises the X-ray tubes 12, detectors 20, 24, 28 for the - and δ₁- phases and the background and an operating device 30 for calculating the degree of alloy formation.
Die einfachste Methode von allen bedingt eine visuelle oder photometrische Bestimmung einer Farbtonänderung in der Oberfläche der Überzugsschicht gerade nach dem Galvanisieren und Glühen oder eine visuelle Bestimmung der Menge der Überzugsschicht, die sich von einer Probe bei einem Biege-/Rückbiegetest, dem sogenannten Abkreidetest, ablöst, aber sie ist ungenau. Auch die chemische Analyse des Durchschnittsgehalts an Fe in der Überzugsschicht eines Prüfstücks steht zur Verfügung, die herkömmlicherweise als ein Index bezüglich des Legierungsgrades benutzt wurde. Jedoch, ein Problem bei dieser chemischen Bestimmung ist, daß sie viel Zeit von der Probenahme bis zur Beendigung der Analyse erfordert, was eine gewisse Zeitverzögerung in der Rückführung der Aussage zurück zur Wärmebehandlung im Legierungsofen bedingt.The simplest method of all involves a visual or photometric determination of a color tone change in the surface of the coating layer just after galvanizing and annealing or a visual determination of the amount of coating layer peeling off a sample in a bending/rebending test, the so-called chalking test, but it is inaccurate. Chemical analysis of the average Fe content in the coating layer of a test piece is also available, which has been traditionally used as an index of alloying grade. However, a problem with this chemical determination is that it requires a lot of time from sampling to completion of the analysis, which involves a certain time delay in tracing the result back to the heat treatment in the alloying furnace.
Um den Legierungsgrad von der Struktur einer Überzugsschicht zu diesem Zweck zu bestimmen, kann eine Probe im Querschnitt poliert werden, um den Querschnitt der Überzugsschicht unter einem optischen Mikroskop oder einem Rasterelektronenmikroskop zu beobachten und dadurch die Dicke der -, δ&sub1;- und Γ-Phasen zu messen. Alternativ kann eine Probe auf ihre Röntgenbeugungsprofile mit einer analytischen Röntgenbeugungvorrichtung gemessen werden, wodurch der Legierungsgrad durch die Röntgenbeugungsintensitäten der -, δ&sub1;- und Γ-Phasen bestimmt wird. Diese Methoden sind bevorzugt im Hinblick auf die Bereitstellung einer Bestimmung des Legierungsgrades von der Struktur der Überzugsschicht. Jedoch ein Problem bei diesen Methoden ist, daß sie viel Zeit von der Probenahme bis zur Beendigung der Analyse erfordern, eine gewisse Zeitverzögerung der Rückführung der Aussagen zurück zur Wärmebehandlung in dem Legierungsofen bedingen. Ein Problem, das allen der oben erwähnten Abkreidetests, chemischer Analyse, Querschnittsbeobachtung und Analyse mittels Röntgenbeugung gemeinsam ist, ist, daß wegen ihrer zerstörenden Prüfung es unmöglich ist, eine Bestimmung des Legierungsgrades von geglühten galvanisierten Stahlblechen längs der gesamten Breite oder in Richtung der Produktionslinie zu liefern.To determine the degree of alloying from the structure of a coating layer for this purpose, a sample may be polished in cross-section to observe the cross-section of the coating layer under an optical microscope or a scanning electron microscope and thereby measure the thickness of the -, δ₁- and Γ-phases. Alternatively, a sample may be measured for its X-ray diffraction profiles with an analytical X-ray diffraction device, whereby the degree of alloying is determined by the X-ray diffraction intensities of the -, δ₁- and Γ-phases. These methods are preferred in view of providing a determination of the degree of alloying from the structure of the coating layer. However, a problem with these methods is that they require a long time from sampling to completion of analysis, causing some time delay in tracing the results back to the heat treatment in the alloying furnace. A problem common to all of the above-mentioned chalking tests, chemical analysis, cross-sectional observation and X-ray diffraction analysis is that because of their destructive nature, it is impossible to provide a determination of the alloying level of annealed galvanized steel sheets along the entire width or in the direction of the production line.
Andererseits wurden Röntgenbeugungsmethoden vorgeschlagen, um eine On-line-, nicht-zerstörende und kontinuierliche Bestimmung des Legierungsgrades zu machen. Z.B. zeigt die japanische Offenlegungsschrift Nr. 61-148355 ein Verfahren zur Bestimmung des Durchschnittsgehaltes von Fe in einer Überzugsschicht durch Messung der Röntgenbeugungsintensitäten der Γ-Phase mit einem interplanaren Abstand von d = etwa 1,22x10&supmin;¹&sup0;m (1,22 Å) und der α-Phase mit einem interplanaren Abstand von d = etwa 1,44x10&supmin;¹&sup0;m (1,44 Å) und Substituieren der zwei Messung für eine funktionale Gleichung für den Durchschnittsgehalt von Fe in der Überzugsschicht unter Verwendung der Variablen der vorberechneten Röntgenbeugungsintensitäten der α-Fe- und Γ-Phasen. Mit dieser Methode, in welcher das gemessen wird, was auf die Γ-Phase beschränkt ist, ist es unmöglich, die Menge der - und δ&sub1;-Phasen zu messen, die gebildet wurden und die Struktur der Überzugsschicht genau zu finden.On the other hand, X-ray diffraction methods have been proposed to make an on-line, non-destructive and continuous determination of the alloying degree. For example, Japanese Laid-Open Patent Application No. 61-148355 shows a method for determining the average content of Fe in a coating layer by measuring the X-ray diffraction intensities of the Γ phase with an interplanar spacing of d = about 1.22x10-10 m (1.22 Å) and the α phase with an interplanar spacing of d = about 1.44x10-10 m (1.44 Å) and substituting the two measurements for a functional equation for the average content of Fe in the coating layer using the variables of the precalculated X-ray diffraction intensities of the α-Fe and Γ phases. With this method, in which what is measured is limited to the Γ phase, it is impossible to measure the amount of δ and δ1 phases that have been formed and to find the structure of the coating layer accurately.
Mit diesen herkömmlichen Methoden zur Bestimmung des Legierungsgrades durch Röntgenbeugung ist es auch unmöglich, Röntgenbeugungsintensitäten genau zu messen, weil der Detektor für die gebeugten Röntgenstrahlen der 2Θ-Stellung (Beugungswinkel) einer spezifischen Gitterebene der intermetallischen Fe-Zn-Verbindungsphasen, die gemessen werden sollen, festgelegt ist. In anderen Worten, die -, δ&sub1;- und Γ-Phasen sind alle nicht-stöchiometrische Verbindungen, die im Gehalt von Fe schwanken in Abhängigkeit vom Diffusionsgrad von Fe und Zn, wie aus einem Diagramm des Gleichgewichtszustandes zu ersehen ist, auf welchem die - Phase einen Bereich des Fe-Gehalts von etwa 5,5 Gew.-% bis etwa 6,2 Gew.-%, die δ&sub1;-Phase einen Bereich des Fe-Gehalts von etwa 7,0 Gew.-% bis 11,4 Gew.-% und die P-Phase einen Bereich des Fe-Gehalts von etwa 20,0 Gew.-% bis etwa 28,0 Gew.-% hat. Je nach dem Legierungsgrad sind somit Veränderungen im interplanaren Abstand der -, δ&sub1;-- und Γ-Phasen vorhanden und demgemäß Ergebnisse in der Veränderung der 2Θ-Stellungen der Röntgenbeugungspeaks der jeweiligen Phasen. Dieses Phänomen, das experimentell durch die Erfinder der vorliegenden Erfindung bestätigt wurde, wird nun ausführlicher unter Bezugnahme auf Figur 1 erläutert, welche die Röntgenbeugungsprofile von geglühten galvanisierten Beschichtungen zeigt, jeweils mit einem Beschichtungsgewicht von etwa 45 g/m², die im Salzbad bei 500ºC 5 Sekunden und 60 Sekunden zur Legierungsbildung wärmebehandelt wurden, und zwar unter Verwendung einer Cr-Röhre (bei einer Röhrenspannung von 40 kV und einem Röhrenstrom von 70 mA betrieben). In Figur 1 stellt die Bezugszahl 1 das Röntgenbeugungsprofil der geglühten galvanisierten Beschichtung dar, das durch eine 5sekündige Wärmebehandlung bei 500ºC erhalten ist, und 2 bedeutet dasjenige der geglühten galvanisierten Beschichtungen, die durch eine 60- sekündige Wärmebehandlung bei 500ºC erhalten ist. Wie aus Figur 1 zu verstehen ist, liegen die Scheitelpunkte des Röntgenbeugungspeaks der -, δ&sub1;- und Γ-Phasen der geglühten galvanisierten Beschichtung, die auf 500ºC 5 Sekunden lang erhitzt war, bei 2Θ = 130,0º, 2Θ = 126,0º bzw. 2Θ = 139,0º, jedoch diejenigen der geglühten galvanisierten Beschichtungen, die einen erhöhten Legierungsgrad haben, weil sie bei 500ºC 60 Sekunden lang erhitzt wurden, finden sich bei etwas höheren Lagen, z.B. 2Θ = 130,5º, 2Θ = 127,0º bzw. 2Θ = 139,5º. Als Beispiel unter der Annahme, daß der Legierungsgrad bei der Röntgenbeugungsintensität der δ&sub1;-Phase mit einem interplanaren Abstand von d = 1,28x10&supmin;¹&sup0;m (1,28 Å) gemessen wird, ist dann festzustellen, daß mit einem Detektor für gebeugte Röntgenstrahlung, der in der Scheitellage des Röntgenbeugungspeaks der δ&sub1;- Phase der geglühten galvanisierten Beschichtung, die auf 500ºC 5 Sekunden erhitzt wurde, z.B. 2Θ = 126,0º fixiert ist, die Röntgenbeugungsintensität der δ&sub1;-Phase der geglühten galvanisierten Beschichtung, die einen erhöhten Grad von Legierungsbildung hat, weil sie bei 500ºC 60 Sekunden lang erhitzt wurde, als zu etwa 14000 (c.p.s. = counts per second) bei dieser Stellung gemessen wird. In anderen Worten, die Messung ist um so viel wie etwa 8000 (c.p.s.) falsch, weil die Scheitelstellung des Peaks der letzteren geglühten galvanisierten Beschichtung bei 2Θ = 127,0º liegt, wo die Röntgenbeugungsintensität etwa 22000 (c.p.s.) ist. Wenn daher der Detektor für gebeugte Röntgenstrahlung, festgelegt an der 2Θ-Stellung einer spezifischen Gitterebene fixiert ist, ändert sich die Scheitelstellung des Peaks mit der Veränderung im Legierungsgrad und weicht von diesem Detektor ab und macht es so unmöglich, die Röntgenbeugungsintensität, d.h. den Legierungsgrad, konstant und normal zu messen.With these conventional methods for determining the alloying degree by X-ray diffraction, it is also impossible to measure X-ray diffraction intensities accurately because the detector is fixed for the diffracted X-rays of the 2θ position (diffraction angle) of a specific lattice plane of the Fe-Zn intermetallic compound phases to be measured. In other words, the -, δ₁- and Γ-phases are all non-stoichiometric compounds, which vary in the content of Fe depending on the degree of diffusion of Fe and Zn, as can be seen from an equilibrium state diagram in which the - phase has a range of Fe content from about 5.5 wt.% to about 6.2 wt.%, the δ₁ phase has a range of Fe content from about 7.0 wt.% to 11.4 wt.%, and the P phase has a range of Fe content from about 20.0 wt.% to about 28.0 wt.%. Depending on the degree of alloying, there are thus changes in the interplanar spacing of the -, δ₁- and Γ phases and accordingly results in the change in the 2θ positions of the X-ray diffraction peaks of the respective phases. This phenomenon, which has been experimentally confirmed by the inventors of the present invention, will now be explained in more detail with reference to Figure 1, which shows the X-ray diffraction profiles of annealed galvanized coatings, each having a coating weight of about 45 g/m², which were heat-treated in a salt bath at 500°C for 5 seconds and 60 seconds for alloying, using a Cr tube (operated at a tube voltage of 40 kV and a tube current of 70 mA). In Figure 1, reference numeral 1 represents the X-ray diffraction profile of the annealed galvanized coating obtained by heat treatment at 500°C for 5 seconds, and 2 that of the annealed galvanized coating obtained by heat treatment at 500°C for 60 seconds. As understood from Figure 1, the X-ray diffraction peak peaks of the -, δ₁ and Γ phases of the annealed electroplated coating heated at 500°C for 5 seconds are located at 2θ = 130.0°, 2θ = 126.0° and 2θ = 139.0°, respectively, but those of the annealed electroplated coatings having an increased alloying degree because they were heated at 500°C for 60 seconds are found at slightly higher positions, e.g., 2θ = 130.5°, 2θ = 127.0° and 2θ = 139.5°, respectively. As an example, assuming that the alloying degree at the X-ray diffraction intensity of the δ₁ phase with an interplanar distance of d = 1.28x10⊃min;¹⊃0;m (1.28 Å), it is then found that with a diffracted X-ray detector fixed at the apex position of the X-ray diffraction peak of the δ1 phase of the annealed galvanized coating heated at 500°C for 5 seconds, e.g. 2θ = 126.0°, the X-ray diffraction intensity of the δ1 phase of the annealed galvanized coating which has an increased degree of alloying because it was heated at 500°C for 60 seconds is measured to be about 14,000 (cps = counts per second) at this position. In other words, the measurement is incorrect by as much as about 8,000 (cps) because the apex position of the peak of the latter annealed galvanized coating at 2θ = 127.0º, where the X-ray diffraction intensity is about 22000 (cps). Therefore, if the diffracted X-ray detector is fixed at the 2θ position of a specific lattice plane, the apex position of the peak changes with the change in the alloying degree and deviates from this detector, thus making it impossible to measure the X-ray diffraction intensity, ie, the alloying degree, constantly and normally.
Wie schon festgestellt, sind die -, δ&sub1;- und Γ-Phasen alle nicht-stöchiometrische Verbindungen, von denen jede einen gewissen Bereich des Fe-Gehaltes hat. Obwohl es von den angelegten Legierungsbedingungen und der Art des zu beschichtenden Grundstahls abhängt, gibt dies Anlaß zu Veränderungen in den Gehalten an Fe der -, δ&sub1;- und Γ-Phasen und bewirkt wiederum, daß der Durchschnittsgehalt von Fe auf die Überzugsschicht schwankt, selbst wenn die -, δ&sub1;- und Γ-Phasen in den gleichen Mengen gebildet sind. Somit ist es unzweckmäßig, die genaue Bestimmung des Durchschnittsgehaltes von Fe in einer Überzugsschicht durch Röntgenbeugung zu liefern.As already stated, the -, δ₁ and Γ phases are all non-stoichiometric compounds, each of which has a certain range of Fe content. Although it depends on the alloying conditions applied and the type of base steel to be coated, this gives rise to variations in the Fe contents of the -, δ₁ and Γ phases, and in turn causes the average Fe content of the coating layer to vary even when the -, δ₁ and Γ phases are formed in the same amounts. Thus, it is impractical to provide the accurate determination of the average Fe content in a coating layer by X-ray diffraction.
Wie oben erwähnt, können die Röntgenbeugungsmethoden wirksam für eine On-line-, nicht-zerstörende und kontinuierliche Bestimmung des Legierungsgrades sein. Mit herkömmlichen Methoden, bei denen, wie oben erwähnt, der Detektor für gebeugte Röntgenstrahlung fixiert an der 2Θ-Stellung der spezifischen interessierenden Gitterebene angeordnet ist, ist es jedoch unmöglich, die Röntgenbeugungsintensität konstant an der Scheitellage des Röntgenbeugungspeaks zu messen, nur um die Genauigkeit der Messung zu verringern und Information über die Mengen der Bildung der -, δ&sub1;- und Γ-Phasen oder der Struktur der Überzugsschicht zu erhalten.As mentioned above, X-ray diffraction methods can be effectively used for on-line, non-destructive and continuous determination of the alloying degree. However, with conventional methods in which, as mentioned above, the diffracted X-ray detector is fixedly arranged at the 2θ position of the specific lattice plane of interest, it is impossible to measure the X-ray diffraction intensity constantly at the apex position of the X-ray diffraction peak, only to reduce the accuracy of the measurement and obtain information about the amounts of formation of the -, δ₁ and Γ phases or the structure of the coating layer.
Eine genaue Bestimmung einer Röntgenbeugungsintensität an der Scheitelstellung eines Röntgenbeugungspeaks kann erreicht werden, indem man das zugeordnete Röntgenbeugungsprofil mißt. Dabei wird das Röntgenbeugungsprofil herkömmlicherweise gemessen, indem man einen Detektor bezüglich einer Röntgenröhre innerhalb eines gewissen 2Θ-Bereiches gemäß der Θ-2Θ-Abtastmethode abtastet. Wenn man jedoch eine On-line-Bestimmung der Röntgenbeugung machen will, ist viel Zeit für das Abtasten des Detektors nötig, während welcher der Legierungsgrad schwankt, was es unmöglich macht, das Röntgenbeugungsprofil genau zu messen.An accurate determination of an X-ray diffraction intensity at the apex position of an X-ray diffraction peak can be achieved by measuring the associated X-ray diffraction profile. The X-ray diffraction profile is conventionally measured by scanning a detector with respect to an X-ray tube within a certain 2θ range according to the θ-2θ scanning method. However, if one wants to make an on-line determination of the X-ray diffraction, a lot of time is required for scanning the detector during which the alloying degree fluctuates, making it impossible to measure the X-ray diffraction profile accurately.
Die vorliegende Erfindung will die oben erwähnten Probleme des Standes der Technik überwinden durch die Bereitstellung eines Systems zur Erzielung einer nicht-zerstörenden, kontinuierlichen und genauen On-line-Bestimmung des Legierungsgrades in geglühten galvanisierten Stahlblechen.The present invention seeks to overcome the above-mentioned problems of the prior art by providing a system for achieving a non-destructive, continuous and accurate on-line determination of the alloying level in annealed galvanized steel sheets.
Wenn galvanisierte Stahlbleche zur Legierungsbildung wärmebehandelt werden, werden nacheinander die -, δ&sub1;- und Γ- Phasen in der Überzugsschicht gebildet, wie schon erwähnt. Mit dem Fortschritt der Legierungsbildung verschwindet die -Phase, jedoch wächst stattdessen die Γ-Phase und wird dick. Diese Phänomene sind in Figur 2 gezeigt, welche die Röntgenbeugungsprofile zeigt, die durch Röntgenbeugung gemessen sind, und auch schematisch in Figur 3 gezeigt sind.When galvanized steel sheets are heat-treated to form alloys, the -, δ1 - and Γ-phases are successively formed in the coating layer, as mentioned above. With the progress of alloy formation, the -phase disappears, but the Γ-phase grows and becomes thick instead. These phenomena are shown in Figure 2, which shows the X-ray diffraction profiles measured by X-ray diffraction, and are also shown schematically in Figure 3.
Die 3 in Figur 2 gezeigten Kurven bedeuten die Röntgenbeugungsprofile der galvanisierten geglühten Beschichtung, die jeweils ein Beschichtungsgewicht von etwa 45 g/m² hat, und die in einem Salzbad zur Legierungsbildung wärmebehandelt wurde. Die Kurve 3 steht für das Röntgenbeugungsprofil der galvanisierten geglühten Beschichtung, die bei 500ºC 5 Sekunden zur Legierungsbildung wärmebehandelt wurde, und die Struktur ihrer Überzugsschicht ist schematisch in Figur 3a skizziert. Die Kurve 4 erläutert das Röntgenbeugungsprofil der galvanisierten geglühten Beschichtung, die bei 500ºC 30 Sekunden zur Legierungsbildung wärmebehandelt wurde, und die Struktur ihrer Überzugsschicht ist schematisch in Fig. 3b gezeigt. Die Kurve 5 zeigt das Röntgenbeugungsprofil der galvanisierten geglühten Beschichtung, die bei 500ºC 60 Sekunden zur Legierungsbildung wärmebehandelt wurde, und die Struktur der Überzugsschicht ist schematisch in Fig. 3c skizziert. Unter weiterer Bezugnahme auf die Figuren 2 und 3 ist ersichtlich, daß umso länger die Wärmebehandlungszeit und umso höher der Legierungsgrad sind, der volumetrische Mengenanteil der -Phase umso kleiner und die Röntgenintensität umso niedriger sind. Im Gegensatz dazu ergibt die Zunahme im volumetrischen Mengenanteil der r-Phase eine Zunahme in der Röntgenbeugungsintensität. Die Röntgenbeugungsintensität der δ&sub1;-Phase nimmt zu, wenn die Wärmebehandlungszeit von 5 Sekunden auf 30 Sekunden zunimmt, nimmt jedoch von 60 Sekunden nach der Wärmebehandlung ab. Dies ist so, weil mit dem Fortschritt der Legierungsbildung der volumetrische Mengenanteil der -Phase abnimmt mit einer Zunahme im volumetrischen Mengenanteil der δ&sub1;- Phase; jedoch bewirkt der weitere Fortschritt der Legierungsbildung eine Abnahme im volumetrischen Mengenanteil der δ&sub1;-Phase aufgrund einer Zunahme im volumetrischen Mengenanteil der Γ-Phase.The 3 curves shown in Fig. 2 represent the X-ray diffraction profiles of the electroplated annealed coating, each having a coating weight of about 45 g/m2, which was heat-treated in a salt bath to form an alloy. Curve 3 represents the X-ray diffraction profile of the electroplated annealed coating which was heat-treated at 500°C for 5 seconds to form an alloy, and the structure of its coating layer is schematically outlined in Fig. 3a. Curve 4 represents the X-ray diffraction profile of the electroplated annealed coating which was heat-treated at 500°C for 30 seconds to form an alloy, and the structure of its coating layer is schematically outlined in Fig. 3b. Curve 5 shows the X-ray diffraction profile of the galvanized annealed coating heat treated at 500°C for 60 seconds to form an alloy, and the structure of the coating layer is schematically outlined in Fig. 3c. With further reference to Figs. 2 and 3, it can be seen that the longer the heat treatment time and the higher the alloying level, the smaller the volumetric fraction of the α-phase and the lower the X-ray intensity. In contrast, the increase in the volumetric fraction of the r-phase results in an increase in the X-ray diffraction intensity. The X-ray diffraction intensity of the δ1-phase increases as the heat treatment time increases from 5 seconds to 30 seconds, but decreases from 60 seconds after the heat treatment. This is because as alloy formation progresses, the volumetric fraction of the -phase decreases with an increase in the volumetric fraction of the δ1 phase; however, further alloy formation progress causes a decrease in the volumetric fraction of the δ1 phase due to an increase in the volumetric fraction of the Γ phase.
Außerdem werden, wenn der Legierungsgrad mit einer Zunahme in der Wärmebehandlungszeit steigt, die Scheitelstellungen der Röntgenbeugungspeaks von allen, der -, δ&sub1;- und Γ- Phase, gegen etwas höhere 2Θ-Lagen verschoben.In addition, as the alloying degree increases with an increase in the heat treatment time, the peak positions the X-ray diffraction peaks of all the -, δ₁- and Γ- phases are shifted towards slightly higher 2θ-positions.
Unter Berücksichtigung dieser Phänomene haben die Erfinder ein Röntgenbeugungssystem zur Erzielung einer nicht-zerstörenden, kontinuierlichen und genauen On-line-Bestimmung des Legierungsgrads von geglühten galvanisierten Stahlblechen aus den Röntgenbeugungsintensitäten der - und Γ-Phasen und vorzugsweise der δ&sub1;-Phase, die mit einer Veränderung im Legierungsgrad variieren, an den Scheitelstellungen der Röntgenbeugungspeaks bewerkstelligt.Taking these phenomena into account, the inventors have accomplished an X-ray diffraction system for achieving a non-destructive, continuous and accurate on-line determination of the alloying degree of annealed galvanized steel sheets from the X-ray diffraction intensities of the - and Γ phases, and preferably the δ1 phase, which vary with a change in the alloying degree, at the apex positions of the X-ray diffraction peaks.
Die oben erwähnten und andere Ziele und Merkmale dieser Erfindung und die Art und Weise sie zu erreichen und die Erfindung selbst werden ersichtlich und am besten verständlich, indem man auf die folgende Beschreibung der Ausführungsform der Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen Bezug nimmt. Es bedeuten:The above and other objects and features of this invention and the manner of attaining them and the invention itself will be apparent and best understood by reference to the following description of the embodiment of the invention taken in conjunction with the accompanying drawings, in which:
Figur 1 ist ein Diagramm, das die Röntgenbeugungsprofile der heiß-getauchten galvanisierten geglühten Beschichtung zeigt, jeweils bei einem Beschichtungsgewicht von etwa 45g/m², die auf einem Salzbad bei 500ºC 5 Sekunden und 60 Sekunden wärmebehandelt ist,Figure 1 is a graph showing the X-ray diffraction profiles of the hot-dipped galvanized annealed coating, each at a coating weight of about 45 g/m², heat treated on a salt bath at 500ºC for 5 seconds and 60 seconds.
Figur 2 ist ein Diagramm, das die Profile der heiß-getauchten galvanisierten geglühten Beschichtung zeigt, jeweils mit einem Beschichtungsgewicht von etwa 45 g/m², die in einem Salzbad bei 500ºC 5 Sekunden, 30 Sekunden und 60 Sekunden wärmebehandelt sind,Figure 2 is a diagram showing the profiles of the hot-dipped galvanized annealed coating, each with a coating weight of about 45 g/m², heat treated in a salt bath at 500ºC for 5 seconds, 30 seconds and 60 seconds,
Figur 3(a), (b) und (c) sind schematische Skizzen, welche die Strukturen der Überzugsschichten entsprechend den drei Röntgenbeugungsprofilen von Figur 2 zeigen,Figure 3(a), (b) and (c) are schematic sketches showing the structures of the coating layers corresponding to the three X-ray diffraction profiles of Figure 2,
Figur 4 ist eine schematische Ansicht einer Ausführungsform des Systems gemäß dieser Erfindung,Figure 4 is a schematic view of an embodiment of the system according to this invention,
Figur 5 ist eine schematische Ansicht der inneren Struktur der Meßeinheit,Figure 5 is a schematic view of the internal structure of the measuring unit,
Figur 6 ist ein Diagramm, das die Röntgenbeugungsprofile einer heiß-getauchten galvanisierten geglühten Beschichtung zeigt, die jeweils galvanisierte geglühte Stahlbleche aufweisen, die durch eine kontinuierliche Galvanisier- und Glühproduktionslinie bei einer Liniengeschwindigkeit von 100 m/min. erzeugt sind und ein Beschichtungsgewicht von etwa 45 g/m² haben, die bei den jeweiligen Legierungstemperaturen von 480ºC, 520ºC und 600ºC in einem Glühofen für galvanisiertes Blech wärmebehandelt sind,Figure 6 is a diagram showing the X-ray diffraction profiles of a hot-dipped galvanized annealed coating each comprising galvanized annealed steel sheets produced by a continuous galvanizing and annealing production line at a line speed of 100 m/min. and having a coating weight of about 45 g/m2, which are heat treated at the respective alloying temperatures of 480ºC, 520ºC and 600ºC in a galvanized sheet annealing furnace,
Figur 7 ist eine schematische Skizze, die zeigt, wie die Zieheigenschaften zu prüfen sind, undFigure 7 is a schematic sketch showing how to test the drawing properties, and
Figur 8 ist eine schematische Skizze, die zeigt, wie die Abkreideeigenschaft zu prüfen ist.Figure 8 is a schematic sketch showing how to test the chalking property.
Die vorliegende Erfindung wird nun ausführlicher unter Bezugnahme auf Fig. 4 bis 8 erläutert.The present invention will now be explained in more detail with reference to Figs. 4 to 8.
Unter Bezugnahme von zuerst auf Figur 4 ist dort schematisch eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems zur On-line-Bestimmung des Legierungsgrades in galvanisierten geglühten Stahlblechen gezeigt. Wie gezeigt, ist das System gemäß dieser Erfindung aus einer Meßeinheit 6, einem Röntgengenerator 7, einer Hochspannungswelle 8, einer Kontrolleinheit 9 zur Kontrolle des Betriebs des Röntgengenerators und der Detektorabtastung, einer arithmetischen Einheit 10 für den Empfang der Rechenergebnisse der Röntgenbeugungsintensität, die durch die zugeordneten Detektoren erhalten sind, einer Kühleinheit 11 zum Kühlen z.B. einer Röntgenröhre, einer Kontrolleinheit 12 zur Verschiebung der Meßeinheit in der Breitenrichtung des galvanisierten geglühten Stahlbleches, einer Kammer 13 zur Abschirmung der Röntgenstrahlung und zwei Paaren Klemmrollen 14 zur Verhinderung von Fluktuationen des galvanisierten geglühten Stahlblechs und eines Leckens der Röntgenstrahlung aufgebaut. Das galvanisierte geglühte Stahlblech ist bei 15 gezeigt. Die Meßeinheit 6 ist dazu bestimmt, in der Breitenrichtung des galvanisierten geglühten Stahlbleches 15 durch eine Verschiebeeinrichtung, nicht gezeigt, verschoben zu werden. Die Abschirmkammer 13 wird bei einer konstanten Innentemperatur durch eine Klimaanlage 16 gesteuert. Dies ist so, weil eine Veränderung in der Innentemperatur der Kammer 13 Anlaß zu einer Veränderung in der Luftdichte gibt, die sonst zu einer Veränderung in der Absorption von Röntgenstrahlung durch Luft und eine Verschlechterung der Genauigkeit der Messung führt.Referring first to Figure 4, there is shown schematically an embodiment of the system according to the invention for on-line determination of the alloying degree in galvanized annealed steel sheets. As shown, the system according to this invention is composed of a measuring unit 6, an X-ray generator 7, a high voltage wave 8, a control unit 9 for controlling the operation of the X-ray generator and the detector scanning, an arithmetic unit 10 for receiving the calculation results of the X-ray diffraction intensity obtained by the associated detectors, a cooling unit 11 for cooling e.g. an X-ray tube, a control unit 12 for displacing the measuring unit in the width direction of the galvanized annealed steel sheet, a chamber 13 for shielding the X-ray radiation and two pairs of clamp rollers 14 for preventing fluctuations of the galvanized annealed steel sheet and leakage of X-rays. The galvanized annealed steel sheet is shown at 15. The measuring unit 6 is designed to be displaced in the width direction of the galvanized annealed steel sheet 15 by a displacement device, not shown. The shield chamber 13 is controlled at a constant internal temperature by an air conditioner 16. This is because a change in the internal temperature of the chamber 13 gives rise to a change in the air density, which otherwise leads to a change in the absorption of X-rays by air and a deterioration in the accuracy of the measurement.
Unter Bezugnahme auf Figur 5 - eine schematische Skizze, welche den Innenaufbau der Meßeinheit 6 zeigt, die mit dem vorliegenden System verwendet wird, bedeutet die Bezugszahl 17 eine Röntgenröhre zur Erzeugung von Röntgenstrahlen, 18 einen Detektor zur Messung der Hintergrundintensität, 19 einen Detektor zur Messung der Röntgenbeugungsintensität einer Γ-Phase, 20 einen Detektor zur Messung der Röntgenbeugungsintensität einer -Phase, 21 einen Detektor zur Messung der Röntgenbeugungsintensität einer δ&sub1;-Phase, 22 einfallende Röntgenstrahlen, 23, 24, 25 und 26 gebeugte Röntgenstrahlung vom Hintergrund, Γ-, - und δ&sub1;-Phasen, 27 einen Solarschlitz und 28 einen Abtastkreis, dessen Mitte durch den Schnittpunkt der einfallenden Röntgenstrahlung 22 mit dem galvanisierten geglühten Stahlblech 15 und dessen Radius durch den Abstand zwischen der Mitte und jedem Detektor 18, 19, 20 oder 21 bestimmt sind. Die Detektoren 18-21 (einschließlich der Solarschlitze 27) sind jeweils mit einem Antriebsmotor 29 versehen. Außerdem sind sie auf einer gemeinsamen Abtastplatte 30 montiert, zusammen mit den zugeordneten Motoren 29, die ebenfalls mit einem Antriebsmotor 31 versehen ist. Die Detektoren 18-21 (einschließlich der Solarschlitze 27) können unabhängig oder gleichzeitig auf dem Abtastkreis 28 durch die Motoren 29 zu Abtastzwecken angetrieben werden. Noch genauer können sie gleichzeitig auf dem Abtastkreis 28 angetrieben werden, indem die Abtastplatte 30 mit den Motoren 29 angetrieben wird. Die Bezugszahl 32 steht für ein Fenster, das z.B. aus einem Polyimidfilm gebildet ist. Um Korrosion der Röntgenröhre 17 usw. zu vermeiden, wird eine gewisse Menge an Luft mit wenig Feuchtigkeit oder an Inertgas, wie Stickstoff, als atmosphärisches Gas in die Meßeinheit 6 eingeführt und daraus entfernt. Auch die Innenseite der Meßeinheit 6 wird auf konstante Temperatur durch eine Temperatursteuereinheit 30 eingestellt. Dies ist so, weil eine Temperaturveränderung im Atmosphärengas eine Dichteveränderung im Atmosphärengas mit sich bringt, die sonst zu einer Veränderung in der Absorption der einfallenden Röntgenstrahlen und der gebeugten Röntgenstrahlen 23-26 durch das atmosphärische Gas führt, d.h. zu einer Verschlechterung der Genauigkeit, mit welcher die Röntgenbeugungsintensitäten gemessen werden können.Referring to Figure 5, a schematic diagram showing the internal structure of the measuring unit 6 used with the present system, reference numeral 17 denotes an X-ray tube for generating X-rays, 18 a detector for measuring background intensity, 19 a detector for measuring X-ray diffraction intensity of a Γ phase, 20 a detector for measuring X-ray diffraction intensity of a -phase, 21 a detector for measuring X-ray diffraction intensity of a δ1 phase, 22 incident X-rays, 23, 24, 25 and 26 diffracted X-rays from the background, Γ, - and δ1 phases, 27 a solar slit and 28 a scanning circle whose center is determined by the intersection of the incident X-rays 22 with the galvanized annealed steel sheet 15 and whose radius is determined by the distance between the center and each detector 18, 19, 20 or 21. The detectors 18-21 (including the solar slits 27) are each provided with a drive motor 29. In addition, they are mounted on a common scanning plate 30, together with the associated motors 29, which is also provided with a drive motor 31. The detectors 18-21 (including the solar slits 27) can be driven independently or simultaneously on the scanning circuit 28 by the motors 29 for scanning purposes. More precisely, they can be driven simultaneously on the scanning circuit 28 by driving the scanning plate 30 with the motors 29. Reference numeral 32 represents a window formed of, for example, a polyimide film. In order to prevent corrosion of the X-ray tube 17, etc., a certain amount of air with little moisture or an inert gas such as nitrogen is introduced into and removed from the measuring unit 6 as an atmospheric gas. Also, the inside of the measuring unit 6 is set at a constant temperature by a temperature control unit 30. This is because a temperature change in the atmospheric gas brings about a density change in the atmospheric gas, which otherwise leads to a change in the absorption of the incident X-rays and the diffracted X-rays 23-26 by the atmospheric gas, that is, to a deterioration in the accuracy with which the X-ray diffraction intensities can be measured.
Im vorliegenden System sind die Röntgenröhre 17 und die Detektoren 18-21 (einschließlich der Solarschlitze 27) in der gleichen Ebene auf der Oberfläche des galvanisierten geglühten Stahlbleches angeordnet, welche die Braggsche Formel erfüllt, die durch die folgende Gleichung dargestellt wird:In the present system, the X-ray tube 17 and the detectors 18-21 (including the solar slits 27) are arranged in the same plane on the surface of the galvanized annealed steel sheet, which satisfies Bragg's formula represented by the following equation:
nλ = 2d sin Θnλ = 2d sin Θ
worin:wherein:
n der Reflexionsindex ist,n is the reflection index,
λ die Wellenlänge der Röntgenstrahlen ist (10&supmin;¹&sup0;m) [(Å)]λ is the wavelength of X-rays (10⊃min;¹⊃0;m) [(Å)]
d der interplanare Abstand ist (10&supmin;¹&sup0;m) [(Å)] undd is the interplanar distance (10⊃min;¹⊃0;m) [(Å)] and
Θ der Braggsche Winkel ist (der Beugungswinkel der Röntgenstrahlen) (Grad).Θ is the Bragg angle (the diffraction angle of the X-rays) (degrees).
Zu Abtastzwecken werden dann die Detektoren 18-21 (einschließlich der Solarschlitze 27) unabhängig oder gleichzeitig innerhalb der Bereiche des folgenden interplanaren Abstandes d der Gitterebenen auf dem Abtastkreis 28 angetrieben, wobei die Mitte am Schnittpunkt der einfallenden Röntgenstrahlen 22 mit dem galvanisierten geglühten Stahlblech 15 liegt.For scanning purposes, the detectors 18-21 (including the solar slits 27) are then driven independently or simultaneously within the ranges of the following interplanar distance d of the grating planes on the scanning circle 28, with the center being at the intersection of the incident X-rays 22 with the galvanized annealed steel sheet 15.
Die Abtastbereiche der Detektoren sind wie folgt gezeigt.The scanning ranges of the detectors are shown as follows.
Für den Detektor zur Messung der Röntgenbeugungsintensität der -Phase: der interplanare Abstand d der Gitterebenen = 1,30x10&supmin;¹&sup0; - 1,23x10&supmin;¹&sup0;m (1,30 Å-1,23 Å);For the detector measuring the X-ray diffraction intensity of the -phase: the interplanar distance d of the lattice planes = 1.30x10⁻¹⁰ - 1.23x10⁻¹⁰m (1.30 Å-1.23 Å);
für den Detektor zur Messung der Röntgenbeugungsintensität der δ&sub1;-Phase: der interplanare Abstand d der Gitterebenen = 1,32x10&supmin;¹&sup0; - 1,25x10&supmin;¹&sup0;m (1,32 Å-1,25 Å);for the detector measuring the X-ray diffraction intensity of the δ1 phase: the interplanar distance d of the lattice planes = 1.32x10⁻¹⁰ - 1.25x10⁻¹⁰m (1.32 Å-1.25 Å);
für den Detektor zur Messung der Röntgenbeugungsebenen der Γ-Phase: der interplanare Abstand d der Gitterebenen = 1,25x10&supmin;¹&sup0; - 1,20x10&supmin;¹&sup0;m (1,25 Å-1,20 Å); undfor the detector for measuring the X-ray diffraction planes of the Γ phase: the interplanar distance d of the lattice planes = 1.25x10⁻¹⁰ - 1.20x10⁻¹⁰m (1.25 Å-1.20 Å); and
für den Detektor zur Messung der Hintergrundintensität: der interplanare Abstand d der Gitterebenen = 1,20x10&supmin;¹&sup0; - 1,17x10&supmin;¹&sup0;m (1,20 Å-1,17 Å).for the detector measuring the background intensity: the interplanar distance d of the lattice planes = 1.20x10⁻¹⁰ - 1.17x10⁻¹⁰m (1.20 Å-1.17 Å).
Der interplanare Abstand d der Gitterebenen der -, δ&sub1;- und Γ-Phasen, die mit dem vorliegenden System gemessen werden sollen, ist wie folgt:The interplanar distance d of the lattice planes of the -, δ₁- and Γ-phases to be measured with the present system is as follows:
d = etwa 1,26x10&supmin;¹&sup0;m (1,26 Å) für die -Phase;d = about 1.26x10⁻¹⁰m (1.26 Å) for the phase;
d = etwa 1,28x10&supmin;¹&sup0;m (1,28 Å) für die δ&sub1;-Phase; undd = about 1.28x10⁻¹⁰m (1.28 Å) for the δ₁ phase; and
d = etwa 1,22x10&supmin;¹&sup0;m (1,22 Å) für die Γ-Phase.d = about 1.22x10⁻¹⁰m (1.22 Å) for the Γ-phase.
Während die Röntgenbeugungspeaks im Falle eines interplanaren Abstandes, der größer ist als die oben bestimmten Abstande, d.h. diejenigen der -, δ&sub1;- und Γ-Phasen auf etwas niedrigerer 2Θ-Stellung starke Röntgenbeugungsintensitäten haben, gibt es Schwierigkeiten bei der Trennung der Peaks voneinander, weil sie einander überlappen. Um einen Legierungsgrad mit hoher Genauigkeit zu messen, in anderen Worten, während der Einfluß auf die Genauigkeit der zu messenden Röntgenbeugungsintensitäten einer Abweichung des galvanisierten geglühten Stahlblechs 15 von den Detektoren 18-21 für die gebeugten Röntgenstrahlen 23-26 aufgrund seiner Fluktuationen begrenzt wird, ist es bevorzugt, die Winkel 2Θ des Austritts der gebeugten Röntgenstrahlen 23- 26 zu vergrößern. Dies ist der Grund, daß der interplanare Abstand d der Gitterebenen der -, δ&sub1;- und Γ-Phasen, die gemessen werden sollen, bei den oben erwähnten Werten fixiert sind, bei welchen die Röntgenbeugungspeaks einander garnicht überlappen und die Beugungswinkel 2Θ von Röntgenstrahlung erhöht sind. Der interplanare Abstand von Gitterebenen bei der Stellung der Hintergrundmessung ist ebenfalls beim oben definierten Wert fixiert, bei welchem kein Röntgenbeugungspeak zu finden ist.While the X-ray diffraction peaks in case of interplanar spacing larger than the distances determined above, i.e. those of the -, δ₁- and Γ-phases, are slightly lower 2θ position have strong X-ray diffraction intensities, there is difficulty in separating the peaks from each other because they overlap each other. In order to measure an alloying degree with high accuracy, in other words, while limiting the influence on the accuracy of the X-ray diffraction intensities to be measured of a deviation of the galvanized annealed steel sheet 15 from the detectors 18-21 for the diffracted X-rays 23-26 due to its fluctuations, it is preferable to increase the angles 2θ of exit of the diffracted X-rays 23-26. This is because the interplanar distance d of the lattice planes of the -, δ₁ and Γ phases to be measured are fixed at the above-mentioned values at which the X-ray diffraction peaks do not overlap each other at all and the diffraction angles 2θ of X-rays are increased. The interplanar distance of lattice planes at the background measurement position is also fixed at the value defined above, at which no X-ray diffraction peak can be found.
Nicht alle der Detektoren 18-21 (einschließlich des Solarschlitzes 27) müssen auf dem gleichen Abtastkreis zu Abtastzwecken angetrieben werden. Wo der Abtastkreis 28 im Radius von Stelle zu Stelle schwankt, schwankt die Distanz zwischen dem galvanisierten geglühten Stahlblech 15 und den Detektoren 18-21, jedoch müssen sie bezüglich der Intensität korrigiert werden wegen eines Unterschieds in den Röntgenbeugungsintensitäten. Es ist somit bevorzugt, daß die Detektoren 18-21 auf dem gleichen Abtastkreis zu Abtastzwecken angetrieben werden.Not all of the detectors 18-21 (including the solar slit 27) need to be driven on the same scanning circuit for scanning purposes. Where the scanning circuit 28 varies in radius from location to location, the distance between the galvanized annealed steel sheet 15 and the detectors 18-21 will vary, but they must be corrected for intensity for a difference in X-ray diffraction intensities. It is thus preferred that the detectors 18-21 be driven on the same scanning circuit for scanning purposes.
Gemäß dem System der Erfindung ist festzustellen, daß die Detektoren 18-21 an ihre Stelle im oben erwähnten Abtastbereich fixiert sein können, um den Legierungsgrad zu messen.According to the system of the invention, it is to be noted that the detectors 18-21 can be fixed in place in the above-mentioned scanning area to measure the alloying degree.
Das System zur Messung der Röntgenbeugungsintensitäten gemäß dieser Erfindung arbeitet in einer stufenweisen Abtastmethode, wobei die Detektoren 18-21 stufenweise jeden kleinen Winkel innerhalb des oben erwähnten Bereiches über eine gewisse Meßzeitspanne angetrieben werden.The system for measuring X-ray diffraction intensities according to this invention operates in a stepwise scanning method, whereby the detectors 18-21 are driven stepwise every small angle within the above-mentioned range over a certain measuring period.
Stufenwinkel: 0,01º bis 1,00º, und Meßzeit 1 bis 100 Sekunden.Step angle: 0.01º to 1.00º, and measurement time 1 to 100 seconds.
Obwohl die Art des im vorliegenden System der Erfindung verwendeten Röntgenrohres 17 nicht kritisch ist, sollten der Einfallswinkel α und der Beugungswinkel 2Θ davon vorzugsweise ausreichend groß sein, um eine Verschlechterung in der Genauigkeit der Messung durch eine Abweichung der gebeugten Röntgenstrahlen 23-26 von den Detektoren 18-21 aufgrund von Fluktuationen des galvanisierten geglühten Stahlbleches 15 zu verhindern. Somit ist es bevorzugt als Röntgenröhre 17 eine Cr-Röhre zu verwenden, die eine lange Wellenlänge erzeugt und einen erhöhten Winkel 2Θ ergibt. Wenn der Röntgenstrahleneinfallswinkel α zunimmt, wird der Abstand der Transmission der gebeugten Röntgenstrahlen 23- 26 lang, die Absorption der gebeugten Röntgenstrahlen 23- 26 durch die Überzugsschicht nimmt zu, was zu einer Abnahme in den Röntgenbeugungsintensitäten und daher zu einer Verschlechterung in der Genauigkeit der Messung führt. Im Gegensatz dazu nimmt, wenn der Röntgenstrahleneinfallswinkel α abnimmt, der Abstand der Transmission der gebeugten Röntgenstrahlen 23-26 ab, jedoch der Abstand der Transmission der einfallenden Röntgenstrahlen 22 nimmt zu, die Absorption der einfallenden Röntgenstrahlen durch die Überzugsschicht erhöht sich, was zu einer Abnahme in den Röntgenbeugungsintensitäten und somit zu einer Verschlechterung in der Genauigkeit der Messung führt. Als Ergebnis von Untersuchungen, die von den vorliegenden Erfindern mit einer Cr-Röhre durchgeführt wurden, wurde gefunden, daß der Röntgenstrahleneinfallswinkel α vorzugsweise im Bereich von 60º bis 75º liegt, wobei die höchsten Röntgenbeugungs intensitäten erhalten werden.Although the type of the X-ray tube 17 used in the present system of the invention is not critical, the incident angle α and the diffraction angle 2θ thereof should preferably be sufficiently large to prevent deterioration in the accuracy of measurement by deviation of the diffracted X-rays 23-26 from the detectors 18-21 due to fluctuations of the galvanized annealed steel sheet 15. Thus, it is preferable to use as the X-ray tube 17 a Cr tube which produces a long wavelength and gives an increased angle 2θ. As the X-ray incident angle α increases, the distance of transmission of the diffracted X-rays 23-26 becomes long, the absorption of the diffracted X-rays 23-26 by the coating layer increases, resulting in a decrease in the X-ray diffraction intensities and hence in a deterioration in the accuracy of measurement. In contrast, as the X-ray incident angle α increases, the distance of transmission of the diffracted X-rays 23-26 becomes long, the absorption of the diffracted X-rays 23-26 by the coating layer increases, resulting in a decrease in the X-ray diffraction intensities and hence in a deterioration in the accuracy of measurement. In contrast, as the X-ray incident angle α increases, the diffraction angle 2θ increases. decreases, the distance of transmission of the diffracted X-rays 23-26 decreases, but the distance of transmission of the incident X-rays 22 increases, the absorption of the incident X-rays by the coating layer increases, which leads to a decrease in the X-ray diffraction intensities and thus to a deterioration in the accuracy of the measurement. As a result of investigations carried out by the present inventors on a Cr tube, it was found that the X-ray incidence angle α is preferably in the range of 60º to 75º, whereby the highest X-ray diffraction intensities are obtained.
Während keine besondere Beschränkung hinsichtlich des benutzten optischen Systems gegeben ist, ist festzustellen, daß ein optisches System vom Parallelstrahltyp bevorzugt ist gegenüber einem optischen System vom Typ konvergierender Strahlen, um somit den Einfluß einer Abweichung der gebeugten Röntgenstrahlen 23-26 von den Detektoren 18-21 durch Fluktuationen im galvanisierten geglühten Stahlblech 15 auf die Genauigkeit der Messung der Röntgenbeugungsintensitäten zu begrenzen.While there is no particular limitation on the optical system used, it is to be noted that a parallel beam type optical system is preferred over a converging beam type optical system so as to limit the influence of deviation of the diffracted X-rays 23-26 from the detectors 18-21 due to fluctuations in the galvanized annealed steel sheet 15 on the accuracy of measurement of the X-ray diffraction intensities.
Der Legierungsgrad, d.h. die Qualität der galvanisierten geglühten Stahlbleche, kann durch die Röntgenbeugungsintensitäten bestimmt werden, die von den gemessenen Röntgenbeugungsprofilen an der Scheitellage der Röntgenbeugungspeaks der jeweiligen Phase gefunden werden. In disem Fall müssen jedoch die Röntgenbeugungsintensitäten im Hinblick auf das Beschichtungsgewicht korrigiert werden, weil sie je nach Beschichtungsgewicht variieren, selbst wenn der Legierungsgrad auf der gleichen Höhe ist. Aus diesem Grund ist eine weitere zusätzliche Einrichtung zur Messung des Beschichtungsgewichtes nötig, die nicht nur eine beträchtliche Ausgabe zum Erhalt der Einrichtung bildet, sondern auch das Berechnen kompliziert macht.The alloying degree, i.e., the quality of the galvanized annealed steel sheets, can be determined by the X-ray diffraction intensities found from the measured X-ray diffraction profiles at the apex position of the X-ray diffraction peaks of the respective phase. In this case, however, the X-ray diffraction intensities must be corrected for the coating weight because they vary depending on the coating weight even if the alloying degree is at the same level. For this reason, another additional device for measuring the coating weight is required, which not only represents a considerable expense for maintaining the device, but also makes the calculation complicated.
Unter den Qualitäten des galvanisierten geglühten Stahlblechs 15 sind die Mengen der gebildeten - und Γ-Phasen von Interesse und die folgenden zwei Werte für die Bestimmung werden vorzugsweise verwendet, womit der Legierungsgrad genau aus der Röntgenbeugung und den Hintergrundintensitäten dieser zwei Phasen durch eine einfache arithmetische Operation gefunden werden können, wie dies in der Beschreibung der japanischen Patentanmeldung Nr. 1- 308917 angegeben ist.Among the qualities of the galvanized annealed steel sheet 15, the amounts of the formed - and Γ phases are of interest and the following two values for the determination are preferably used, whereby the alloying degree can be accurately found from the X-ray diffraction and the background intensities of these two phases by a simple arithmetic operation, as stated in the specification of Japanese Patent Application No. 1-308917.
Zur Bestimmung der -Phase: I( ) - IB( )/I( )To determine the phase: I( ) - IB( )/I( )
Zur Bestimmung der Γ-Phase: I(Γ - IB(Γ)/I(Γ)To determine the Γ-phase: I(Γ - IB(Γ)/I(Γ)
worin bedeuten:where:
I ( ) ist die gesamte Röntgenbeugungsintensität der - Phase mit einem interplanaren Abstand d = etwa 1,26x10&supmin;¹&sup0;m (1,26 Å) (c.p.s.),I ( ) is the total X-ray diffraction intensity of the - phase with an interplanar distance d = about 1.26x10⁻¹⁰m (1.26 Å) (c.p.s.),
I (Γ) ist die gesamte Röntgenbeugungsintensität der - Phase mit einem interplanaren Abstand d = etwa 1,28x10&supmin;¹&sup0;m (1,28 Å) (c.p.s.), undI (Γ) is the total X-ray diffraction intensity of the - phase with an interplanar distance d = about 1.28x10⁻¹⁰m (1.28 Å) (c.p.s.), and
IB ( ) und IB (Γ) sind die Hintergrundintensitäten der Röntgenbeugungspeaks der - und Γ-Phasen. Im vorliegenden System jedoch wird die Röntgenbeugungsintensität bei einem interplanaren Abstand d = etwa 1,18x10&supmin;¹&sup0;m (1,18 Å), bei welchem kein Röntgenbeugungspeak zu finden ist, zweckdienlich benutzt.IB ( ) and IB (Γ) are the background intensities of the X-ray diffraction peaks of the - and Γ phases. However, in the present system, the X-ray diffraction intensity at an interplanar distance d = about 1.18x10-10m (1.18 Å), at which no X-ray diffraction peak is found, is conveniently used.
Zusätzlich ist es bevorzugt, daß die Genauigkeit der Messung des Legierungsgrades noch stark verbessert werden kann, indem man in Kombination mit den oben erwähnten Werten zur Bestimmung den folgenden Wert zur Bestimmung benutzt, worin die Röntgenbeugung und die Hintergrundintensitäten der - und δ&sub1;-Phasen benutzt werden, wie in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 56-12314 gezeigt ist.In addition, it is preferable that the accuracy of the measurement of the alloying degree can be further greatly improved by using, in combination with the above-mentioned values for determination, the following value for determination in which the X-ray diffraction and the background intensities of the - and δ1 phases are used as shown in Japanese Laid-Open Patent Publication No. 56-12314.
I( ) - IB( )/I(δ&sub1;) - IB(δ)&sub1;)I( ) - IB( )/I(δ₁) - IB(δ)₁)
Durch Benutzung des vorliegenden Systems unter Verwendung der ersteren zwei Werte zur Bestimmung, vorzugsweise zusammen mit dem letzteren Wert zur Bestimmung, ist es möglich, eine On-line-Bestimmung der Qualität des galvanisierten geglühten Stahlbleches 15 festzustellen, insbesondere die Abkreidungseigenschaft und die Zieheigenschaft, die nun als schwerwiegendes Problem betrachtet werden, so wie die Pressformbarkeit.By using the present system using the former two values for determination, preferably together with the latter value for determination, it is possible to make an on-line determination of the quality of the galvanized annealed steel sheet 15, in particular the chalking property and the drawing property, which are now considered a serious problem, such as press formability.
Gemäß dem System der vorliegenden Erfindung worin, wie oben erwähnt, die Detektoren 18-21 unabhängig zum Auffinden der Röntgenbeugungs- und Hintergrundintensitäten der - und Γ-Phasen und noch bevorzugter zum Nachweis der Röntgenbeugungsintensität der δ&sub1;-Phase vorgesehen sind und innerhalb des oben erwähnten Bereiches für Abtastzwecke angetrieben werden, kann eine kontinuierliche On-line-Bestimmung der Röntgenbeugungsprofile innerhalb des Bereichs des interplanaren Abstands von etwa 1,30x10&supmin;¹&sup0; bis 1,17x10&supmin;¹&sup0;m (1,30 Å bis 1,17 Å) innerhalb einer kurzen Meßzeit erreicht werden. Zusätzlich ist es möglich, eine genaue Bestimmung der Röntgenbeugungsintensitäten der jeweiligen Phasen zu machen, selbst wenn die Scheitelstellungen der Röntgenbeugungspeaks mit einer Veränderung im Legierungsgrad variieren. Es ist somit möglich, eine kontinuierliche On-line-Bestimmung der Qualität des galvanisierten geglühten Stahlbleches 15 mit verbesserter Genauigkeit zu machen. Es sei festgestellt, daß zur Messung der Bestimmungswerte der - und Γ-Phasen nur die Detektoren zur Messung der Röntgenbeugungsintensitäten der - und Γ- Phasen angetrieben werden müssen, um das Abtasten zu bewirken.According to the system of the present invention, wherein, as mentioned above, the detectors 18-21 are independently provided for detecting the X-ray diffraction and background intensities of the - and Γ phases, and more preferably for detecting the X-ray diffraction intensity of the δ1 phase, and are driven within the above-mentioned range for scanning purposes, a continuous on-line determination of the X-ray diffraction profiles within the range of interplanar spacing of about 1.30x10-10 to 1.17x10-10 m (1.30 Å to 1.17 Å) can be achieved within a short measurement time. In addition, it is possible to make an accurate determination of the X-ray diffraction intensities of the respective phases even if the vertex positions of the X-ray diffraction peaks vary with a change in the alloying degree. It is thus possible to make a continuous on-line determination of the quality of the galvanized annealed steel sheet 15 with improved accuracy. Note that in order to measure the determination values of the - and Γ phases, only the detectors for measuring the X-ray diffraction intensities of the - and Γ phases need be driven to effect scanning.
Das System gemäß der vorliegenden Erfindung ist nicht nur auf galvanisiertes geglühtes Stahlblech 15 anwendbar, das durch die Heiß-Tauch-Methode erzeugt ist, sondern auch auf alle Arten von galvanisierten geglühten Stahlblechen, die durch Elektrogalvanisieren und Zinkdampfabscheidung erhalten sind, denen nur die Wärmebehandlungen folgen.The system according to the present invention is applicable not only to galvanized annealed steel sheet 15 produced by the hot-dip method, but also to all kinds of galvanized annealed steel sheets obtained by electrogalvanizing and zinc vapor deposition, followed only by the heat treatments.
Mit dem vorliegenden System, wie es in den Figuren 4 und 5 gezeigt ist, wurde der Legierungsgrad von galvanisiertem geglühtem Stahlblech auf einer Heiß-Tauch-Galvanisierlinie vom nicht-oxidierenden Ofentyp bestimmt.With the present system, as shown in Figures 4 and 5, the alloying degree of galvanized annealed steel sheet on a hot-dip galvanizing line of the non-oxidizing furnace type.
Die Bedingungen zur Messung des Legierungsgrads und zur Erzeugung von galvanisierten geglühten Stahlblechen werden nachfolgend erwähnt.The conditions for measuring the alloying degree and producing galvanized annealed steel sheets are mentioned below.
Die Bedingungen zur Messung des Legierungsgrades:The conditions for measuring the alloying degree:
Röntgenröhe: Cr-Ziel (mit einer Wellenlänge Cr-kα&sub1; von etwa 2,29x10&supmin;¹&sup0;m (2,29 Å)X-ray tube: Cr target (with a wavelength Cr-kα₁ of approximately 2.29x10⊃min;¹⊃0;m (2.29 Å)
Optisches System: vom ParallelstrahltypOptical system: parallel beam type
Röhrenspannung: 40 kVTube voltage: 40 kV
Röhrenstrom: 70 mATube current: 70 mA
Filter: Kein Filter für die Röntgenröhrenseite; V für die Seite des Nachweises der Intensitäten der -, δ&sub1;- und Γ- Phasen, sowie für die Seite des HintergrundsFilter: No filter for the X-ray tube side; V for the side of detection of the intensities of the -, δ₁- and Γ-phases, as well as for the background side
Solarschlitz: 0,6ºSolar slot: 0.6º
Röntgenstrahleneinfallswinkel: 60ºX-ray incidence angle: 60º
Flächen, die der Röntgenstrahlung ausgesetzt waren: 650 mm² (Breite: 10 mm, Länge: 65 mm)Areas exposed to X-rays: 650 mm² (width: 10 mm, length: 65 mm)
Detektoren: Proportionalzähler vom abgedichteten Typ Abtastbereiche der Detektoren, worin d der interplanare Abstand ist:Detectors: Sealed type proportional counters Detector scanning ranges, where d is the interplanar distance:
Detektor zur Messung der Röntgenbeugungsintensität der δ&sub1;- Phase: d = 1,32x10&supmin;¹&sup0;-1,25x10&supmin;¹&sup0;m (1,32 Å-1,25 Å) (und 2Θ = 120,5º - 132,5º)Detector for measuring the X-ray diffraction intensity of the δ1 phase: d = 1.32x10⁻¹⁰-1.25x10⁻¹⁰m (1.32 Å-1.25 Å) (and 2θ = 120.5º - 132.5º)
Detektor zur Messung der Röntgenbeugungsintensität der - Phase: d = 1,30x10&supmin;¹&sup0; - 1,23x10&supmin;¹&sup0;m (1,30 Å-1,23 Å) (und 2Θ = 124,3º - 136,3º)Detector for measuring the X-ray diffraction intensity of the - phase: d = 1.30x10⁻¹⁰ - 1.23x10⁻¹⁰m (1.30 Å-1.23 Å) (and 2θ = 124.3º - 136.3º)
Detektor zur Messung der Röntgenbeugungsintensität der Γ- Phase: d = 1,25x10&supmin;¹&sup0; - 1,20x10&supmin;¹&sup0;m (1,25 Å-1,20 Å) (und 2Θ = 133,0º - 145,0º)Detector for measuring the X-ray diffraction intensity of the Γ phase: d = 1.25x10⁻¹⁰ - 1.20x10⁻¹⁰m (1.25 Å-1.20 Å) (and 2θ = 133.0º - 145.0º)
Detektor für die Messung der Hintergrundintensität: d = 1,25x10&supmin;¹&sup0; - 1,17x10&supmin;¹&sup0;m (1,25 Å-1,17 Å) (und 2Θ = 144,5º - 156,5º)Detector for measuring background intensity: d = 1.25x10⁻¹⁰ - 1.17x10⁻¹⁰m (1.25 Å-1.17 Å) (and 2Θ = 144.5º - 156.5º)
Abstand zwischen der Röntgenröhre und dem galvanisierten geglühten Stahlblech: 300 mmDistance between the X-ray tube and the galvanized annealed steel sheet: 300 mm
Abstand zwischen dem galvanisierten geglühten Stahlblech und jedem Detektor: 500 mmDistance between the galvanized annealed steel sheet and each detector: 500 mm
Überwiegendes Atmosphärengas im Meßkopf: trockene Luft (mit einem Taupunkt von -10ºC und bei einer Fließgeschwindigkeit von 10 l/min.)Predominant atmospheric gas in the measuring head: dry air (with a dew point of -10ºC and at a flow rate of 10 l/min.)
Innentemperatur der Abschirmkammer: 25ºCInternal temperature of the shielding chamber: 25ºC
Meßmethode: Stufenweises AbtastenMeasuring method: step-by-step scanning
Stufenwinkel: 0,2ºStep angle: 0.2º
Meßzeit 1 SekundeMeasuring time 1 second
Zum Traversieren des Meßkopfs: der Kopf wird wiederholt einmal pro Minute in der Breitenrichtung hin und her bewegt, um drei Punkte auf dem galvanisierten geglühten Stahlblech zu messen, d.h. beide Seiten der Breitenrichtung und die Mitte jeweils auf einem Weg.To traverse the measuring head: the head is repeatedly moved back and forth in the width direction once per minute to measure three points on the galvanized annealed steel sheet, i.e. both sides of the width direction and the center each way.
Galvanisier- und Glühbedingungen:Galvanizing and annealing conditions:
Art des Grundstahls: Ti-versetzter Stahl (C: 0,002%, Ti: 0,07%, Si: 0,15% und Mn: 0,13%)Type of base steel: Ti-added steel (C: 0.002%, Ti: 0.07%, Si: 0.15% and Mn: 0.13%)
Größe des Grundstahls: Dicke: 0,7 mm und Breite: 1000 mm Zinkbadzusammensetzung: 0,14 Gew.-% Al/ZnBase steel size: Thickness: 0.7 mm and width: 1000 mm Zinc bath composition: 0.14 wt% Al/Zn
Zinkbadtemperatur: 480 ºCZinc bath temperature: 480 ºC
Linegeschwindigkeit: 50-150 m/min.Line speed: 50-150 m/min.
Grundstahltemperatur in Galvanisier- und Glühofen: 480- 600ºCBase steel temperature in galvanizing and annealing furnace: 480- 600ºC
Beschichtungsgewicht: etwa 30-60 g/m² (durch Gaswischmethode)Coating weight: about 30-60 g/m² (by gas wiping method)
Es sei festgestellt, daß für das Galvanisieren und Glühen ein Galvanisier- und Glühofen verwendet wurde, einschließlich einer Mehrzahl von Brennern vom direkten Flammtyp an Stellungen vom Rand bis zur Mitte jeder Seite des zu behandelnden Stahlbleches, während die Mengen an Gas, die den Brennern zugeführt wurden, unabhängig eingestellt wurden.It should be noted that for the galvanizing and annealing, a galvanizing and annealing furnace was used, including a plurality of direct flame type burners at positions from the edge to the middle of each side of the steel sheet to be treated, while the amounts of gas, supplied to the burners were adjusted independently.
Zuerst wurden galvanisierte geglühte Stahlbleche mit Beschichtungsgewichten von etwa 45 g/m², die im Galvanisierund Glühofen mit einer konstanten Linegeschwindigkeit von 100 m/min jedoch bei verschiedenen Grundstahltemperaturen von 480ºC, 520ºC und 600ºC verarbeitet waren, an ihren Mitten auf die Röntgenbeugungsprofile gemessen. In Fig. 6 sind die Röntgenbeugungsprofile der galvanisierten geglühten Beschichtung, die bei den Grundstahltemperaturen von 480ºC, 520ºC und 600ºC im Galvanisier- und Glühofen verarbeitet waren, bei 34, 35 bzw. 36 gezeigt. Es wird festgestellt, daß Abänderungen in der Blechtemperatur im Galvanisier- und Glühofen Anlaß zu Veränderungen in den Röntgenbeugungsintensitäten und den Scheitelstellungen der Röntgenbeugungspeaks der -, δ&sub1; und Γ-Phasen geben. Die in Fig. 6 gezeigten Röntgenbeugungsprofile wurden beim Stufenwinkel von 0,2º für die Meßzeit von 1 Sekunde erhalten, jedoch die zur Messung benötigte Zeit war nur 50 Sekunden. Man benötigt jedoch 170 Sekunden, um die Röntgenbeugungsprofile innerhalb des gleichen 2Θ-Bereiches wie in Figur 6 zu erhalten, indem man einen einzigen Detektor antreibt.First, galvanized annealed steel sheets with coating weights of about 45 g/m2 processed in the galvanizing and annealing furnace at a constant line speed of 100 m/min but at different base steel temperatures of 480ºC, 520ºC and 600ºC were measured at their centers for X-ray diffraction profiles. In Fig. 6, the X-ray diffraction profiles of the galvanized annealed coating processed in the galvanizing and annealing furnace at the base steel temperatures of 480ºC, 520ºC and 600ºC are shown at 34, 35 and 36, respectively. It is found that variations in the sheet temperature in the galvanizing and annealing furnace give rise to changes in the X-ray diffraction intensities and the apex positions of the X-ray diffraction peaks of the -, δ₁ and Γ phases. The X-ray diffraction profiles shown in Fig. 6 were obtained at the step angle of 0.2° for the measurement time of 1 second, but the time required for the measurement was only 50 seconds. However, it takes 170 seconds to obtain the X-ray diffraction profiles within the same 2θ range as in Fig. 6 by driving a single detector.
Mit dem System gemäß der vorliegenden Erfindung ist es somit möglich, Röntgenbeugungsprofile innerhalb einer Zeitspanne zu erhalten, die etwa 1/3 kürzer ist, als sie erforderlich ist, wenn man einen einzigen Detektor verwendet; es ist möglich, eine On-line-Bestimmung von Röntgenbeugungsprofilen innerhalb einer viel kürzeren Zeitspanne zu erhalten.With the system according to the present invention it is thus possible to obtain X-ray diffraction profiles within a time period that is about 1/3 shorter than that required when using a single detector; it is possible to obtain an on-line determination of X-ray diffraction profiles within a much shorter time period.
Wenn die Abtastbereiche der jeweiligen Detektoren auf die 2Θ-Bereiche der Röntgenbeugungspeaks der -, δ&sub1;- und Γ- Phasen beschränkt sind, kann die Meßzeit weiter herabgesetzt werden, Z.B. eine Zeitspanne von 50 Sekunden wurde benötigt, um die Röntgenbeugungsprofile zu erhalten, die in Figur 6 gezeigt sind, weil der gesamte Bereich von 2Θ = 121,5º-155,5º abgedeckt wurde. Zur Messung nur der Röntgenbeugungsintensitäten an den Scheitelstellungen der Röntgenbeugungspeaks der -, δ&sub1; und Γ-Phasen können die jeweiligen Detektoren innerhalb der folgenden Bereiche angetrieben werden.If the scanning ranges of the respective detectors are limited to the 2θ ranges of the X-ray diffraction peaks of the -, δ₁- and Γ- phases, the measurement time can be further reduced, e.g. a time span of 50 seconds was was required to obtain the X-ray diffraction profiles shown in Figure 6 because the entire range of 2θ = 121.5°-155.5° was covered. To measure only the X-ray diffraction intensities at the apex positions of the X-ray diffraction peaks of the -, δ₁ and Γ phases, the respective detectors can be driven within the following ranges.
Für den Detektor zur Messung der Röntgenbeugungsintensität der -Phase: 2Θ = 129,0º-131,0º (und d = 1,27x10&supmin;¹&sup0;- 1,26x10&supmin;¹&sup0;m) (1,27 Å-1,26 Å)For the detector measuring the X-ray diffraction intensity of the -phase: 2Θ = 129.0º-131.0º (and d = 1.27x10⁻¹⁰-1.26x10⁻¹⁰m) (1.27 Å-1.26 Å)
Für den Detektor zur Messung der Röntgenbeugungsintensität der Γ-Phase: 2θ = 138,0º-141,0º (und d = 1,23x10&supmin;¹&sup0;- 1,21x10&supmin;¹&sup0;m) (1,23 Å-1,21 Å)For the detector measuring the X-ray diffraction intensity of the Γ phase: 2θ = 138.0º-141.0º (and d = 1.23x10⁻¹⁰-1.21x10⁻¹⁰m) (1.23 Å-1.21 Å)
Die Zeitspanne, die zur Bestimmung der Röntgenbeugungsintensitäten innerhalb der oben erwähnten Abtastbereiche benötigt wird, ist 20 Sekunden.The time required to determine the X-ray diffraction intensities within the above-mentioned scanning areas is 20 seconds.
Unter Verwendung von galvanisieren geglühten Stahlblechen, die im Legierungsgrad schwanken, welche auf einer Heiß- Tauch-Galvanisierline bei der Grundstahltemperatur im Galvanisier- und Glühofen und dem Beschichtungsgewicht produziert wurden, wobei beide diese Faktoren innerhalb der oben erwähnten Bereiche variiert werden, wurden dann Untersuchungen der Beziehung zwischen den Bestimmungswerten der - und Γ-Phasen und der Zieheigenschaft und der Abkreidungseigenschaft durchgeführt. Die Zieheigenschaft wurde bestimmt hinsichtlich des Verhältnisses des äußeren Durchmessers in einer solchen Ziehprüfmethode, wie sie schematisch in Figur 7 skizziert ist, bei welcher das gleiche Schmieröl verwendet wurde.Then, using galvanized annealed steel sheets varying in alloying degree produced on a hot-dip galvanizing line at the base steel temperature in the galvanizing and annealing furnace and the coating weight, both of these factors being varied within the above-mentioned ranges, investigations were made into the relationship between the determination values of the - and Γ phases and the drawing property and the chalking property. The drawing property was determined in terms of the ratio of the outer diameter in such a drawing test method as schematically outlined in Figure 7, in which the same lubricating oil was used.
Bedingungen für den Ziehtest:Conditions for the pull test:
Durchmesser (D&sub0;) der Scheibe (galvanisiertes geglühtes Stahlblech) vor dem Ziehen: 75 mmDiameter (D0) of the disc (galvanized annealed steel sheet) before drawing: 75 mm
Dicke des zum Ziehen benutzten galvanisierten geglühten Stahlbleches: tmmThickness of galvanized annealed steel sheet used for drawing: tmm
Durchmesser (d) des zum Ziehen verwendeten Stempels: 40 mm Spitzenradius des zum Ziehen verwendeten Stempels: 5 mm Radius der Schulter der Düse zum Ziehen: 5 tmm Platinenhalterkraft, die beim Ziehen angelegt wurde: 1000 kgDiameter (d) of the punch used for drawing: 40 mm Tip radius of the punch used for drawing: 5 mm Radius of the shoulder of the nozzle for drawing: 5 tmm Blank holder force applied during drawing: 1000 kg
Ziehtiefe: 20 mmDrawing depth: 20 mm
Durchmesser des Flansch nach dem Ziehen: D&sub1; mm Verhältnis der äußeren Durchmesser: D&sub1;/D&sub0;Diameter of the flange after drawing: D�1 mm Ratio of the outer diameters: D�1/D�0
Die Abkreidungseigenschaft wurde durch eine solche Abkreidetestmethode bewertet, wie sie in Fig. 8 skizziert ist. Die Bedingungen dafür waren wie folgt: Ein Prüfstück wurde einer Biegung von 180º unterworfen, wobei die zu prüfende Oberfläche innen war, wodurch auf dieser Oberfläche eine Krümmung mit einem Durchmesser sechsmal so groß wie die Dicke t des Prüfstückes gebildet wurde. Nach Zurückbiegen wurde ein Cellophanband auf der Oberfläche des Prüfstückes befestigt und wurde davon abgezogen zur visuellen Bewertung der Menge an Pulver des Beschichtungsmetalls, die auf diesem Band abgeschieden war.The chalking property was evaluated by such a chalking test method as outlined in Fig. 8. The conditions therefor were as follows: A test piece was subjected to a bend of 180º with the surface to be tested being inside, thereby forming on this surface a curvature with a diameter six times the thickness t of the test piece. After bending back, a cellophane tape was attached to the surface of the test piece and was peeled off therefrom for visual evaluation of the amount of powder of the coating metal deposited on this tape.
Rang 5: kein Pulver wurde gefundenRank 5: no powder was found
4: eine geringe Menge Pulver wurde gefunden4: a small amount of powder was found
3: eine merkliche Menge Pulver wurde gefunden3: a noticeable amount of powder was found
2: eine große Menge Pulver wurde gefunden2: a large amount of powder was found
1: es erfolgte Freigabe von viel Pulver, selbst wenn kein Band verwendet wurde1: a lot of powder was released even if no tape was used
Bezüglich der Pressformbarkeit der Prüfstücke wurde sie als gut bewertet, wenn sie bis zu einem Verhältnis des äußeren Durchmessers von 0,745 oder darunter im Ziehtest und Rang 3 oder mehr im Abkreidetest kam.Regarding the press formability of the test pieces, it was rated as good if it was up to a ratio of outer diameter of 0.745 or less in the pull test and rank 3 or more in the chalking test.
Tabelle 1 zeigt Ergebnisse des Ziehtests und des Abkreidetests für die zwei Spulen von galvanisierten geglühten Stahlblechen, die unter den gleichen Galvanisier- und Glühbedingungen erzeugt waren. Die Bestimmungswerte der - und Γ-Phasen einer Spule wurden von den Röntgenbeugungsintensitäten derselben gefunden, die an den Scheitelstellen der Röntgenbeugungspeaks gemessen wurden, indem die Detektoren zu Abtastzwecken angetrieben wurden, während diejenigen einer anderen Spule von den Röntgenbeugungsintensitäten derselben bestimmt wurden, die unter Verwendung der zugeordneten Detektoren gemessen wurden, die in den folgenden Stellungen befestigt waren.Table 1 shows results of the drawing test and the chalking test for the two coils of galvanized annealed steel sheets produced under the same galvanizing and annealing conditions. The determination values of the γ and Γ phases of one coil were found from the X-ray diffraction intensities thereof measured at the apices of the X-ray diffraction peaks by driving the detectors for scanning, while those of another coil were determined from the X-ray diffraction intensities thereof measured using the associated detectors mounted in the following positions.
Für den Detektor zur Messung der Röntgenbeugungsintensität der -Phase: 2Θ = 130,3º (und d = 1,26x10&supmin;¹&sup0;m) (1,26 Å)) Für den Detektor zur Messung der Röntgenbeugungsintensität der Γ-Phase: 2Θ = 139,0º (und d = 1,22x10&supmin;¹&sup0;m (1,22 Å)) Tabelle 1 For the detector measuring the X-ray diffraction intensity of the -phase: 2Θ = 130.3º (and d = 1.26x10⁻¹⁴m) (1.26 Å)) For the detector measuring the X-ray diffraction intensity of the Γ-phase: 2Θ = 139.0º (and d = 1.22x10⁻¹⁴m (1.22 Å)) Table 1
Bemerkungen: Der Ausdruck "Abtasten" bezieht sich auf die Ergebnisse, die erhalten sind, indem man die - und Γ-Phasendetektoren antreibt, und der Ausdruck "festgelegt" bezieht sich auf die erhaltenen Ergebnisse durch Verwendung der - und Γ-Phasendetektoren, die an der Stelle fixiert waren.Remarks: The term "sampling" refers to the results obtained by driving the - and Γ phase detectors, and the term "fixed" refers to the results obtained by using the - and Γ phase detectors that were fixed in place.
Aus Tabelle 1 ist festzustellen, daß zur Erzeugung von galvanisierten geglühten Stahlblechen, welche sowohl die Zieheigenschaft als auch die Abkreidungseigenschaft erfüllen, in einer solchen Methode durchgeführt werden, daß die Bestimmungewerte der - und Γ-Phasen bis etwa 0,35 oder weniger bzw. etwa 0,40 oder weniger betragen.From Table 1, it can be seen that in order to produce galvanized annealed steel sheets which satisfy both the drawing property and the chalking property, the method is carried out in such a way that the determination values of the - and Γ phases are about 0.35 or less and about 0.40 or less, respectively.
Wenn jedoch die Detektoren für die - und Γ-Phase an den oben erwähnten Stellungen festgelegt sind, ist es unmöglich, genaue Messungen der Röntgenbeugungsintensitäten der - und Γ-Phasen an der Scheitelstellung der Röntgenbeugungspeaks zu erhalten; die Bestimmungswerte der - und Γ- Phase sind niedriger als diejenigen, die erhalten werden durch Antreiben der zugeordneten Detektoren. Insbesondere im Fall der Beispiele Nrn. 1, 3 und 5, wo die Detektoren am Platz festgelegt sind, liegen die Bestimmungswerte von - und Γ-Phasen innerhalb des oben erwähnten geeigneten Bereiches, z.B. 0,35 oder weniger bzw. 0,40 oder weniger, ohne Rücksicht auf eine Verschlechterung der Pressformbarkeit.However, when the detectors for the - and Γ phases are fixed at the above-mentioned positions, it is impossible to obtain accurate measurements of the X-ray diffraction intensities of the - and Γ phases at the apex position of the X-ray diffraction peaks; the detection values of the - and Γ phases are lower than those obtained by driving the associated detectors. Particularly, in the case of Examples Nos. 1, 3 and 5 where the detectors are fixed in place, the detection values of - and Γ phases are within the above-mentioned appropriate range, e.g., 0.35 or less and 0.40 or less, respectively, without regard to deterioration of the press formability.
Gemäß dem System dieser Erfindung, wobei wie hier im einzelnen gezeigt, Detektoren zum Nachweis der Röntgenbeugungsintensitäten der - und Γ-Phase sowie der Hintergrundintensität vorzugsweise zusammen mit einem Detektor zum Nachweis der Röntgenbeugungsintensität der δ&sub1;-Phase unabhängig zu Abtastzwecken vorgesehen sind, ist es möglich, die Röntgenbeugungsintensitäten der - und Γ-Phasen des galvanisierten geglühten Stahlbleches, wärmebehandelt (zur Legierungsbildung) gerade nach dem Beschichten, an den Scheitelstellungen der Röntgenbeugungspeaks zu bestimmen und die Röntgenbeugungsintensität der δ&sub1;-Phase an der Scheitelstellung des Röntgenbeugungspeaks zu messen, wenn der Detektor zum Nachweis der Röntgenbeugungsintensität der δ&sub1;-Phase zusätzlich vorgesehen ist; es ist möglich, eine nicht-zerstörende und kontinuierlich On-line-Bestimmung der Pressformbarkeit der galvanisierten geglühten Stahlbleche mit verbesserter Genauigkeit zu machen. Somit kann der Legierungsgrad, gemessen mit diesem System zurück zu den Wärmebehandlungs-(Legierungs-)bedingungen unmittelbar zu den Wärmebehandlungs-(Legierungs-)bedingungen zurückgeführt werden, um sie unter geeignete Kontrolle zu stellen, wodurch verbesserte galvanisierte geglühte Stahlbleche hinsichtlich der Qualität stabil produziert werden können, ohne Qualitätsveränderung in der Linerichtung der galvanisierten geglühten Stahlbleche zu bewirken. Dies bringt mit sich, daß auf jede ausgehende (außerhalb der Produktionslinie) Inspektion verzichtet werden kann, was zur Energieeinsparung beiträgt, die Produktionskosten reduziert und dgl. Es ist auch möglich, eine rasche und einfache Bestimmung des Legierungsgrades von existierenden galvanisierten geglühten Stahlblechen zu erhalten. Die vorliegende Erfindung ist daher von großem indrustriellem Wert.According to the system of this invention, wherein as shown in detail herein, detectors for detecting the X-ray diffraction intensities of the - and Γ phases and the background intensity are provided preferably together with a detector for detecting the X-ray diffraction intensity of the δ1 phase independently for scanning purposes, it is possible to determine the X-ray diffraction intensities of the - and Γ phases of the galvanized annealed steel sheet heat treated (for alloy formation) just after coating at the peak positions of the X-ray diffraction peaks and to measure the X-ray diffraction intensity of the δ1 phase at the peak position of the X-ray diffraction peak when the detector for detecting the X-ray diffraction intensity of the δ1 phase is additionally provided; it is possible to carry out a non-destructive and continuous on-line determination of the press formability of the galvanized annealed steel sheets with improved accuracy. Thus, the alloying degree measured by this system can be directly fed back to the heat treatment (alloying) conditions to put them under appropriate control, whereby improved galvanized annealed steel sheets can be stably produced in quality without causing quality change in the line direction of the galvanized annealed steel sheets. This entails that any outgoing (outside the production line) inspection can be dispensed with, contributing to energy saving, reducing production costs, and the like. It is also possible to obtain a rapid and easy determination of the alloying degree of existing galvanized annealed steel sheets. The present invention is therefore of great industrial value.
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